李煜 綜述 戴春富 審校

內(nèi)耳給藥是治療梅尼埃病、突發(fā)性聾等內(nèi)耳疾病的常用治療手段，該技術主要是利用某些藥物能滲透圓窗及卵圓窗的特點，或者直接運用手術的方法，使藥物不經(jīng)過血-內(nèi)耳屏障直達內(nèi)耳組織細胞中，從而對疾病進行治療[1]。內(nèi)耳局部用藥有著全身用藥無法比擬的優(yōu)點，如藥物目的性強，可直接進入內(nèi)耳，淋巴液中藥物濃度高，全身不良反應少等[2]。目前如何有效、精確、定量給藥是內(nèi)耳局部給藥的難點。內(nèi)耳給藥技術與納米技術的結合，在內(nèi)耳疾病的治療領域有著廣闊的前景。聚乙二醇-b-聚(ε-己內(nèi)酯)(PEG-b-PCL)是一種近年來發(fā)展迅速的納米材料，具有穩(wěn)定性好、載藥能力強、有靶向性和可控性等優(yōu)點。為此，本文結合近年來國內(nèi)外相關文獻，對PEG-b-PCL在內(nèi)耳給藥中的應用研究進行綜述。

1 內(nèi)耳給藥技術概況

1.1藥物轉運系統(tǒng)及常用藥物 目前內(nèi)耳給藥研究當中，藥物的轉運主要分為主動和被動兩大系統(tǒng)。藥物的主動轉運系統(tǒng)通常使用外科手術(如耳蝸造口術)的方法放置微流體泵并藉此將藥物轉運至耳蝸，主要包括導管、微泵轉運系統(tǒng)以及微流體交換系統(tǒng)[3]，此外，人工耳蝸的應用也為藥物的主動轉運提供了可能[4]。藥物的被動轉運系統(tǒng)主要包括鼓室內(nèi)注射、置管和滲透泵系統(tǒng)，其中，鼓室內(nèi)注射的方法具有臨床應用方便、費用較低、風險較小、有效性高的優(yōu)點[5]，是臨床工作當中最常用的治療手段[6，7]。

在藥物的使用方面，糖皮質激素應用最為廣泛，主要應用于梅尼埃病、自身免疫性疾病、突發(fā)性聾和耳鳴等疾病[8，9]。慶大霉素則在控制梅尼埃病眩暈發(fā)作方面受到了廣泛認可[10，11]。此外，神經(jīng)遞質及拮抗劑、單克隆抗體、細胞凋亡抑制劑等藥物也分別被應用于耳鳴、自身免疫性內(nèi)耳病和耳聾等疾病[6]。

1.2問題與不足 內(nèi)耳給藥技術雖然發(fā)展較快，但現(xiàn)有的內(nèi)耳給藥方式依然存在著很多不足。藥物主動轉運系統(tǒng)雖然可控性強，但其成本較高，技術難度大；而目前臨床最常用的的鼓室內(nèi)直接注射地塞米松、慶大霉素等藥物的方法，也存在著諸多問題，如難以對進入內(nèi)耳的藥物進行精確的劑量控制，有可能造成聽力和平衡功能損害[12]，藥物的擴散主要依賴被動轉運的方式，可能會對治療效果產(chǎn)生影響[13]；直接給藥的方式缺乏靶向特定組織和細胞的能力。而PEG-b-PCL載體與鼓室內(nèi)注射、滲透泵等藥物被動轉運系統(tǒng)的結合，有望改善和解決目前的狀況。

2 聚乙二醇-b-聚(ε-聚己內(nèi)酯)材料簡介

PEG-b-PCL是FDA認證的藥物材料[14]，安全性高，屬聚合物囊泡類納米材料，是耳科研究中常用的藥物載體。該聚合物囊泡由兩親性嵌段共聚物分子經(jīng)有序組合形成的雙分子層泡狀結構[15]，通常，該類材料的合成依賴在水溶液中進行的自組裝，比較常見的有聚乙醇/聚氧化乙烯-b-聚酯類囊泡和聚乙醇/聚氧化乙烯-b-聚(L-氨基酸類)囊泡[16]。從化學結構上講，PEG-b-PCL由聚己內(nèi)酯構成的疏水性膜，在疏水膜的內(nèi)外表面的腔隙內(nèi)嵌有親水的聚乙二醇，囊泡的中心是一個親水核。

相比脂質體等納米載體，PEG-b-PCL體具有更加優(yōu)越的生物學特性：①嵌段共聚物分子可調節(jié)性強，使其具有更強的功能性和更豐富的多樣性[17]；②該材料具有親水核心和疏水性膜，因而其既可以將小分子量親脂性藥物包裝在膜中，又可以將親水性藥物以及DNA/siRNA封裝入水核之中[18]；③PEG-b-PCL具有相對較厚的膜結構，因此，穩(wěn)定更性好，儲存容量更大，藥物存留時間也更長；④它能夠將藥物轉運至內(nèi)耳并有效釋放，使藥物在特定結構內(nèi)聚集。這些特點使之成為非常理想的生物材料和藥物載體。

2.1PEG-b-PCL用作藥物轉運的研究 將藥物轉運至內(nèi)耳是PEG-b-PCL作為藥物載體應用于內(nèi)耳給藥的基本要求。藥物經(jīng)中耳進入內(nèi)耳的主要通路有兩條，一條路徑是經(jīng)圓窗膜進入鼓階，另外一條是直接自鐙骨足板和環(huán)狀韌帶等結構經(jīng)卵圓窗進入前庭階[19，20]，目前，關于納米材料穿過圓窗膜入內(nèi)耳的機制研究甚少。圓窗膜超微結構分為外上皮層、結締組織和內(nèi)上皮層[21]，圓窗膜外皮細胞擁有較為稀疏的微絨毛，提示其可能具有主動吸收藥物的能力；而外皮細胞內(nèi)豐富的細胞器，如線粒體、粗面內(nèi)質網(wǎng)和高爾基體可能在藥物的主動轉運中起到作用[22]。Zou等[23]認為圓窗膜內(nèi)上皮層的不連續(xù)性以及內(nèi)上皮細胞之間的較為疏松的細胞連接有可能在藥物擴散中起到一定作用；而藥物進入前庭階的機制，可能是通過鈣離子通道或鐙骨足板周圍的環(huán)狀韌帶[19,20]。

動物實驗證明，PEG-b-PCL能夠有效穿過圓窗及卵圓窗進入內(nèi)耳結構。Zhang等[24]利用熒光技術對PEG-b-PCL進行標記，對8～9月齡的雄性SD大鼠進行圓窗龕處給藥，結果顯示血管紋毛細血管、基底膜、橢圓囊、球囊、螺旋神經(jīng)節(jié)等結構均有PEG-b-PCL分布；Buckiová等[25]使用細胞膜紅色熒光探針對PEG-b-PCL進行標記，利用明膠海綿對成年C3H小鼠進行圓窗膜給藥后，螺旋神經(jīng)節(jié)、柯蒂器、血管紋等結構中均有熒光顯示，該實驗亦對PEG-b-PCL的耳毒性進行了測試，動物ABR和DPOAEs檢測結果提示應用該載體不會造成明顯的聽力損傷；但該實驗并未對毛細胞進行形態(tài)學檢測以進一步證實其安全性。

在對內(nèi)耳給藥方法的研究中，Zhang等[26]分別采取不同給藥方式選取大鼠進行活體實驗，結果表明，耳蝸造口術是該載體進入內(nèi)耳最行之有效的方式，而鼓室內(nèi)注射后載體在前庭的分布更為廣泛；作者認為這種結果說明了卵圓窗有可能是PEG-b-PCL進入內(nèi)耳的最重要途徑。

2.2靶向性研究 在靶向研究中，使用最多的方法是對PEG-b-PCL材料表面的聚乙二醇分子進行共軛修飾，將配體與之結合，導向靶細胞，使藥物濃集于相應的組織細胞中。

在Roy等[27]的研究中，人神經(jīng)生長因子hNgf_EE肽序列作為配體與PEG-b-PCL共軛結合，分別應用于體外培養(yǎng)的小鼠耳蝸和PC-12大鼠嗜鉻細胞瘤細胞，結果顯示酪氨酸激酶受體和P75神經(jīng)營養(yǎng)因子受體在hNgf_EE的介導下可與納米載體形成多價鍵結合，使其表現(xiàn)出對螺旋神經(jīng)節(jié)細胞、雪旺施細胞和神經(jīng)纖維的高度親和力以及特殊靶向性；而對照組中未表現(xiàn)出特異的靶向性。另一方面，在該實驗條件下PEG-b-PCL未見任何細胞毒性表現(xiàn)。

鑒于上述方案缺乏活體實驗以證明其安全性，Tet1肽成為了一種新的選擇[28]；Tet1肽氨基酸序列為H-L-N-I-L-S-T-L-W-K-Y-R，它能夠與GT1b結合，對已分化PC-12細胞、初級運動神經(jīng)元和背根神經(jīng)節(jié)細胞有較高親和力；GT1b受體相關基因在耳蝸中表達，而不參與螺旋神經(jīng)節(jié)細胞的信號轉導，這樣的特性為Tet1的靶向性和安全性提供了理論依據(jù)。

近年來，Prestin蛋白也進入了研究人員的視野，其對外毛細胞的電能動性起到重要的作用[29，30]，并且僅在外毛細胞中表達，這使藥物在外毛細胞中特異性濃集成為可能。Surovtseva等[31]在實驗中選取與Prestin蛋白有親和力的A665、A666肽段，將之與PEG-b-PCL共軛結合，該載體在體外培養(yǎng)的大鼠耳蝸外毛細胞中呈現(xiàn)出明顯的聚集現(xiàn)象。

對于藥物的定向運送，Shapiro等[32]提出了新的思路，該實驗建立了全新的雙磁體系統(tǒng)，改變了以往常見的單磁體吸引藥物的方式，可以將載有磁性藥物的納米載體沿磁場方向送出，并且使磁場強度維持在安全范圍之內(nèi)。雙磁體系統(tǒng)推動藥物通過圓窗膜作為一種高效的手段，具有廣闊的應用前景。

2.3藥物控釋的研究 PEG-b-PCL作為可生物降解材料，其膜穩(wěn)定性尤為重要，提高膜穩(wěn)定性可以有效延長藥物存留時間，為藥物的控釋提供有利條件。在原有結構的基礎之上，Katz等[33]對該材料進行擴展，在該研究中，PEG-b-PCL的己內(nèi)酯末端羥基與丙烯酸鹽形成酯鍵，并在紫外線的照射下高度聚合；新材料運載能力強，膜穩(wěn)定性明顯增加，降解時間進一步延長，代表了納米材料發(fā)展的一種趨勢。

關于載體的藥物釋放，磁場誘導藥物釋放在抗腫瘤的研究中被證實了具有可行性[34]，其具體方法是將藥物包裝入聚合物囊泡的同時，在聚合物囊泡的膜中封裝超順磁性氧化鐵納米粒子，在施加高頻諧波磁場后，藥物被載體釋放。這種現(xiàn)象產(chǎn)生的原因有可能是磁場于聚合物囊泡膜處產(chǎn)生局限性高溫，促進藥物的釋放。在未來的研究中，或可將該技術引入到內(nèi)耳給藥的研究中，并與雙磁體靶向給藥系統(tǒng)相結合，以構建內(nèi)耳給藥的新系統(tǒng)。

2.4安全性 PEG-b-PCL的安全性也是臨床應用中的重點問題 Li等[35]對該載體進行了細胞毒性實驗，形態(tài)學檢測結果表明，該載體對Lo2細胞系及LoVo細胞系均無細胞毒性，提示PEG-b-PCL對正常腫瘤組織及正常組織均無細胞毒性。Buckiová等[25]對PEG-b-PCL的耳毒性進行了測試，ABR和DPOAE結果顯示該載體對動物聽力無明顯影響；但該實驗并未對毛細胞進行形態(tài)學檢測。Roy等[27]對PEG-b-PCL在PC-12細胞中的細胞毒性進行了實驗，形態(tài)學檢測結果表明該載體對PC-12細胞無細胞毒性。目前，針對該載體在內(nèi)耳給藥應用中的安全性研究相對較少，仍需進一步探究。

2.5其他 為了解分子量、分子成分對PEG-b-PCL粒子運載能力及穩(wěn)定性的影響，Ukawala[36]合成含單甲氧基雙嵌段共聚物MPEG-PCL，在該實驗中，研究人員通過改變ε-聚己內(nèi)酯與聚乙二醇的比值合成了不同分子量的MPEG-PCL分子，實驗結果顯示，分子量大小和分子構成比例明顯影響載體的藥物裝載效率、穩(wěn)定性和藥物釋放能力；同時，被轉運的藥物本身也對納米粒子的穩(wěn)定性有著一定程度的影響。

如前所述，PEG-b-PCL的結構特點賦予了其優(yōu)越的特性，但是由于它的穩(wěn)定性高，合成所需的能量也相應提高[37]，因而增加了生產(chǎn)成本。因此，在制作納米載體的過程中減少能耗，進而降低成本也是人們關注的方面。Wang等[38]對另一種聚合物囊泡PMPC-PDPA 的研究值得借鑒，在該實驗中，研究人員成功使用電穿孔法將6種不同藥物封裝入納米載體，而電穿孔后的納米載體本身并未發(fā)生顯著的形態(tài)學改變，為降低PEG-b-PCL載體藥物生產(chǎn)成本，提升生產(chǎn)效率提供了新的思路。

3 總結與展望

PEG-b-PCL是一種安全可靠、穩(wěn)定性強、具有高運載能力的納米載體材料，人們在內(nèi)耳給藥的研究中不斷對其進行探索與發(fā)展并取得了長足的進步。然而，目前對PEG-b-PCL的研究還仍然存在著很多不足，其進入內(nèi)耳的方式尚不明了，分布情況并不確切，缺乏定量的研究；靶向性以及藥物控釋等研究也不夠成熟，仍有大量的工作需要完成；此外，生產(chǎn)成本相對較高的問題也亟待解決。鑒于其優(yōu)越的生物學特性和廣泛地應用，相信這些問題將會在未來的研究中得到解決，PEG-b-PCL在未來具有很大的臨床應用潛力。

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